Exercice n°1 : DES FORCES « INCROYABLES » (5,5 ... - Phychim
Le texte de Feynman présenté dans ce document est une combinaison de deux
... On présente ensuite l'analogie présentée dans le texte de Feynman pour ...
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Exercice sur le thème des interactions : exploitation dun texte de Feynman
Des forces « incroyables »
Considérons une force analogue à la gravitation qui varie comme linverse du carré de la distance, mais qui soit environ un milliard de milliard de milliard de milliard de fois plus intense. Et avec une autre différence. Il y a deux espèces de matières que nous pouvons appeler positive et négative. Celles de même espèce se repoussent et celles despèces différentes sattirent.
Une telle force existe : cest la force électrique
Toute matière est un mélange constitué de protons et délectrons qui sattirent et se repoussent. Léquilibre est si parfait cependant que, lorsque vous vous tenez près de quelquun dautre, vous ne sentez aucune force.
Si vous vous teniez à un bras de distance de quelquun et que chacun dentre vous ait un pour cent de plus délectrons que de protons, la force de répulsion serait incroyable. De quelle grandeur ? Suffisante pour soulever lEmpire State building ? Non ! Pour soulever le Mont Everest ? Non ! La répulsion serait suffisante pour soulever une masse égale
à celle de la Terre entière !
Daprès Richard FEYNMAN, Le Cours de physique, 1980.
A/ Comparaison à léchelle macroscopique des forces électriques et gravitationnelles
a. Selon lauteur, quel est le point commun entre ces deux forces ?
Selon lauteur, quelles sont les deux différences entre ces deux forces ?
a. Exprimer à laide de puissances de dix la valeur du rapport Fe/Fg donné par lauteur entre les valeurs de la force électrique et de la force de gravitation.
Donner lexpression littérale de la force électrique Fe sexerçant entre deux particules de même charge q et placées à la distance d lune de lautre.
Donner lexpression littérale de la force de gravitation Fg sexerçant entre deux particules de même masse m et placées à la distance d lune de lautre.
En déduire lexpression littérale du rapport Fe/Fg.
Vérifier la valeur de ce rapport, en considérant deux protons de masse m = 1,7 EMBED Equation.3 10-27 kg et de charge 1,6 EMBED Equation.3 10-19 C. Données : G = 6,7 EMBED Equation.3 10-11 SI ; k = 9,0 EMBED Equation.3 109 SI.
Comment Richard FEYNMAN explique-t-il quà léchelle macroscopique la force électrique ne se manifeste pas plus, alors quelle est bien plus intense que la force dattraction gravitationnelle ?
B/ Comparaison à léchelle macroscopique de ces deux forces dans le cas dun déséquilibre des charges.
1. Evaluons le nombre de protons contenus dans un corps humain :
la masse moyenne dune personne est de 70 kg.
la masse molaire moyenne des atomes constituant le corps humain est de lordre de 10 g.mol-1.
Chaque atome contient en moyenne 10 protons.
la constante dAvogadro NA = 6,02 EMBED Equation.3 1023 mol-1
A laide de ces renseignements, vérifier que le nombre de protons Np contenus dans le corps humain est égal à 4,2 EMBED Equation.3 1028.
2. Evaluons la charge électrique portée par un corps humain dans le cas dun déséquilibre :
a. En supposant quil y ait un pour cent délectron en plus par rapport au nombre de protons Np, calculer le nombre délectrons excédentaires.
b. En déduire la charge électrique Q portée par le corps humain, chaque électron ayant une charge électrique qe = - 1,6 EMBED Equation.3 10-19 C.
3. Exprimer puis calculer la force électrique Fe qui existerait entre deux hommes distants de d = 60 cm
et portant chacun la charge Q calculée dans la question 2.b
4. « La répulsion serait suffisante pour soulever une masse égale
à celle de la Terre entière ! »
Sachant que la valeur de cette force Fg est égale à MT.g , montrer quelle est du même ordre de grandeur que Fe
Données : masse de la Terre : MT = 6 EMBED Equation.3 1024 kg ; intensité de la pesanteur : g = 10 N.kg-1
